Analogové měřicí přístroje

Transkript

1 Měření 3-4

2 Analogové měřicí přístroje do 60. let jediné měřicí přístroje pro měření proudů a napětí princip měřená veličina působí silou nebo momentem síly na pohyblivou část přístroje proti této síle (momentu) působí direktivní síla (moment) pružiny pohyblivá část přístroje se ustálí, když je součet sil (momentů) nulový

3 Magnetoelektrické přístroje přístroje s otočnou cívkou značka moment je přímo úměrný proudu u střídavých průběhů měří střední hodnotu

4 Magnetoelektrické ampérmetry do 100 ma, rozsah zvětšíme bočníkem vnitřní odpor 10 Ohm (rozsah 100mA) až 1 kohm (rozsahy 10 ua)

5 Magnetoelektrické voltmetry magnetoelektrický přístroj s předřadným odporem další zvětšení rozsahu vnější předřadné odpory vnitřní odpor se udává v Ohm/V (100 Ohm/V 100 kohm/v) vztaženo k rozsahu, nikoliv k měřené hodnotě

6 Přístroje s usměrňovačem

7 Přístroje s usměrňovačem měří aritmetickou střední hodnotu, ale stupnice je kalibrována v efektivních hodnotách pro sinusový průběh, tj. s činitelem tvaru 1,1 není to TRUE RMS měřicí přístroj pro neharmonické průběhy ukáže nesmyslnou hodnotu, resp. střední hodnotu * 1,1 vydělením hodnotou 1,1 získáme aritmetickou střední hodnotu

8 Přístroje s termočlánkem používají pro převod měřené veličiny na napětí termočlánek (napětí na něm se měří milivoltmetrem), který je ohříván vodičem protékajícím proudem měří efektivní hodnotu proudu dnes se již nepoužívají

9 Elektromagnetické (feromagnetické) přístroje využívají se pro měření napětí/proudů síťové frekvence princip: magnetické pole cívky (pevné) působí na feromagnetické těleso moment je úměrný kvadrátu protékajícího proudu měří efektivní hodnotu nevýhoda: silná kmitočtová závislost používají se pro síťové kmitočty

10 Elektromagnetické (feromagnetické) přístroje značka

11 Analogový přístroj

12 Elektrodynamické a ferodynamické přístroje využívají sil mezi pevnou a pohyblivou cívkou, které jsou obě protékány proudy vzduchové cívky elektrodynamický přístroj pevná cívka s feromagnetickým materiálem ferodynamický přístroj moment je úměrný součinu proudů používají se jako wattmetry mají napěťovou a proudovou cívku

13 Elektrodynamické a ferodynamické přístroje

14 Indukční přístroje využívají hliníkový kotouček umístěný ve vzduchové mezeře dvojic elektromagnetů vířivé proudy indukované v kotoučku elektromagnety společně s magnet. poli těchto elektromagnetů vytvářejí pohybový moment nelze použít pro stejnosměrné proudy používaly se jako indukční elektroměry (Křižík) dnešní elektroměry jsou také digitální

15 NC - napěťová cívka MONC magnet. obvod napěťové cívky PC - proudová cívka MOPC magnet. obvod proudové cívky BM brzdící magnet K - hliníkový kotouček Indukční přístroje

16 Indukční přístroje

17 Poměrové přístroje přístroje se zkříženými cívkami (logometry) měří poměr dvou veličin téhož druhu používaly se v automobilech / autobusech / nákladních automobilech výhoda: měřená hodnota nezávisí na aktuálním napětí soustavy v automobilu

18 příklad: palivoměr Poměrové přístroje

19 příklad: palivoměr Poměrové přístroje

20 Tabulka označení analogových přístrojů

21 Střední a Efektivní hodnota, činitelé plnění, výkyvu, tvaru

22

23

24 Číslicové multimetry základním blokem je stejnosměrný číslicový voltmetr

25 Číslicové multimetry VD vstupní dělič a Z zesilovač slouží ke změně rozsahů a úpravu signálu ST/SS usměrňovač převodník střídavého na stejnosměrné napětí PPN převodník proud napětí přesný bočník (rezistor) měří se úbytek napětí na tomto rezistoru používá jej i Agilent 34401A zapojení s OZ PON převodník odpor napětí zdroj konstantního proudu, měří se úbytek napětí na měřeném rezistoru

26 Číslicové multimetry AČP analogově číslicový převodník integrační, s postupnou aproximací, sigmadelta Agilent 34401má integrační převodník ŘJ řídicí jednotka (řadič) jednočipový mikropočítač ČZ číslicový zobrazovač

27 Číslicové multimetry charakteristiky počet míst (digitů), např. 3, 6 1/2 ukazuje , tj. na rozsahu 2V na rozsahu 20V atd. měřené funkce (U,I,R,f...), rozsahy přesnost (chyba) rozlišení (nejmenší změna napětí, kterou přístroj zobrazí ) vstupní impedance typ A/D převodníku

28 Číslicové multimetry pro střídavé rozsahy typ převodníku ST/SS obyčejný usměrňovač přesný převodník skutečné efektivní hodnoty, tzv. True RMS multimetr některé přístroje vzorkují a ukládají vzorky do paměti a efektivní hodnotu počítají jako numerický výpočet integrálu vzpomeňte na definici efektivní hodnoty

29 Osciloskopy přístroje pro grafické zobrazení: časových průběhů napětí (režim y-t) jednoho, dvou (typicky), někdy i čtyř hovoříme o jednokanálovém, dvoukanálovém, čtyřkanálovém osciloskopu zobrazení funkce jednoho napětí na druhém tzv. režim X-Y osciloskopu dělení: analogové číslicové

30 Analogové osciloskopy průběh vstupního přímo zobrazí na stínítku obrazovky výhoda: nízká cena nevýhody: nemají paměť nezobrazují signál před začátkem měření obtížně zobrazují pomalé signály některé neumožňují současné zobrazení více kanálů nebo zobrazují kanály střídavě

31 Blokové schéma analog. osciloskopu

32 Blokové schéma analog. osciloskopu Vertikální část ze vstupního signálu je podle polohy přepínače (AC) odstraněna stejnosměrná složka signál je přiveden na vstupní dělič VD (volba rozsahu) a zesílen vertikálním zesilovačem (PZ předzesilovač, KVZ koncový vertikální zesilovač) po průchodu zpožďovací linkou ZL je přivedeno na vertikální vychylovací destičky obrazovky (nikoliv cívky jako u klasické TV)

33 Blokové schéma analog. osciloskopu Horizontální část klíčovou částí je časová základna ČZ generuje pilovitý průběh napětí zesílený horizontálním zesilovačem HZ a přivedený na horizontální vychylovací destičky start generování pilového průběhu je určí spouštěcí obvod SO na základě spouštěcí podmínky (trigger) dosažení určité úrovně napětí vstupního signálu (interní trigger) nebo externího spouštěcího signálu (external trigger)

34 Režim osciloskopu X-Y na vstup horizontálního zesilovače není přivedena časová základna, ale vnější signál osciloskop zobrazuje závislosti dvou signálů, tzv. Lissajousovy obrazce

35 Režim osciloskopu X-Y

36 Číslicový osciloskop dnes je de-facto počítačem vzorkuje vstupní signál, převádí vzorky A/D převodníkem a ukládá do paměti vzorky zobrazuje na obrazovce existují i osciloskopy založené na PC základní deska doplněná o měřicí kartu jeden z typů osciloskopu Agilent měl dokonce OS Windows 98 a zobrzavání bylo zajištěno běžnou aplikací

37 Blokové schéma číslic. osciloskopu

38 Číslicový osciloskop VZ vzorkovací obvod VZP vzorkovací (analogová) paměť AČP analogově číslicový převodník ČP číslicová paměť (zpravidla FIFO)

39 Měření frekvence analogově obtížné, využívalo se elektromagnetu a jazýčku s určitým rozsahem vlastních kmitů pokud měl procházející proud tuto frekvenci, jazýček kmital různými manuálně laděnými rezonančními obvody číslicově čítačem střídavý signál je upraven tvarovačem TO na pulsní a je přiveden na vstup čítače přes hradlo hradlo po stanovené době T N, která je odměřena přesným krystalovým oscilátorem, zablokuje průchod signálu na vstup čítače čítač za pevný čas (např. za 1 sec.) napočítal určitý počet pulsů, který odpovídá frekvenci signálu

40 Měření frekvence

41 Čítač vstup q 0 q 1 q 0